对110kV及以上高压电缆线路的接地系统分析

对110kV及以上高压电缆线路的接地系统分析摘要：本文作者通过实际工作中总结与积累经验，主要针对110kv及以上高压电缆的接地的重要性，并通过分析高压电缆接地的要求、方式和采取的措施等。

关键词：高压电缆接地电流电缆接地方式

一、前言:

经过十几年高压电力电缆施工我们积累了相当一部分的经验，本文综合各类文献并结合工程实际，意图对110kv及以上高压电缆的接地就重要性等方面进行探索。

二、高压电力电缆接地分析

当导体内通过电流时会在其周围产生感应电压，对于在发电厂、变电所等用于低压及二次系统控制的电缆，为了防止继电保护装置误动以保证保护装置可靠性以外，也防止控制电缆屏蔽因感应电压而导致保护装置损坏，所以均采取带屏蔽铜网的电缆，并对屏蔽接地有着非常严格的规定；并且要求电缆支架等都要求接地以防止感应电压危及人身安全；

而高压电力电缆同样存在这样的问题，本文将针对高压电力电缆在施工及运行中遇到的的一系列敷衍出的问题进行讨论：首先是敷设时的机械保护（电缆抗弯、防水、防火、腐蚀——采取铝、铜等金属外护套）→其次运行中线芯电流（在金属护套上形成1∶1

的单匝变压器产生感应电动势——危害人身安全及电气设备运行

经济性、可靠性等，采取外屏蔽接地）→接地电流或环流→各种接地方式的解决方法。为了尽可能减少护套环流我们可以采取多种金属护套的连接与接地方式，这是我要着重讨论的问题。

高压电缆线路的接地方式有下列几种：

.金属护套一点接地（一端或中点）：无环流，感应电压与电缆长度成正比，短电缆线路常用；

⑵. 金属护套两端接地：有环流，感应电压为零，但影响载流量，轻负荷电缆线路常用；

⑶. 金属护套交叉换位连接：两端接地，中间用绝缘接头将护层交叉换位连接，无环流，感应电压与电缆长度成正比，但可以限制在允许的范围内，长电缆线路常用。

⑷.电缆换位，金属护套交叉互联：要求测得电缆金属感应电压必须是小于50v为前提，如果不是的话，必须进行相应的检查，是否是电缆的原因还是由于电缆的长度太长而造成的，还是其他原因造成的，如果是长度的原因（一般要求在500～800m的范围具体看测试结果），应相应调整其长度，比如说一组交叉互联加一组接地（一段接地）或其他方式。

⑸.敷设“三七开”回流线：回流线“三七开”敷设，即1.7s、

0.3s、0.7s敷设时效果最好。

下面我们通过对金属护套一点接地方式下线路稳态与短路情况下在金属护套产生感应电压的计算比较，了解高压电缆线路在正常

及故障情况下接地电流的分布状况；

三、金属护套一点接地方式下产生感应电压的计算

当电缆线路的长度大约在500m及以下时，电缆护套可以采用一端直接接地（通常在终端头位置接地），另一端经间隙或非线性电阻保护器接地。

护套的其它部位对地绝缘，这样护套没有构成回路，可以减少及消除护套上的环行电流，提高电缆的输送容量。为了保障人身安全，非直接接地一端护套中的感应电压不应超过50v。

单相接地短路故障时，接地短路电流可以通过回流线流回系统的中性点，特别是当接地故障发生在回流线的接地网中时，接地电流的绝大部分通过回流线。由于通过回流线的接地电流产生的磁通抵消了一部分电缆导线接地电流所产生的磁通（两者电流方向相反），因而装设回流线后可降低故障时护套的感应电压，同时也防止了电缆线路附近的二次信号和通信用的电缆产生很大的感应电压。回流线的两端应可靠接地，截面积应满足短路电流热稳定的要求。

3.1金属护套稳态过电压计算

按照部颁《电力电缆运行规程》，单芯电缆护层单端接地时，在护套不接地端的正常感应电压一般不应超过65v，而按照《电力电缆设计规范》，该值为50v，制定该值的目的在于保护人身安全，故一旦超过该规定值，可视为过电压，而控制该值正是电缆分段的主

要依据之一。

3.1.1金属护套的感应电势

es=－ji*xs

式中，i—线芯电流；xs—单位长度金属屏蔽层的感抗，分段不均匀极限计算。

不考虑内感时金属护套的电感h/m （1）

式中s—电缆中心间的距离；ds—电缆金属护套的平均直径。

金属护套的感应电势v/m（2）

3.1.2排列敷设方式

工程实际中，三相电缆的排列敷设方式一般有等边三角形排列、水平排列、直角三角形排列。

①、三角形排列时的感应电势

这时三相电缆敷设在等边三角形三顶点上，有s1=s2= s3；所以：v/m（3）

②、水平排列时的感应电势

令电缆中心轴间距离为s，此时s1=s2=s，s3=2s，三相平衡电流i1=i＜120°，i2=i＜0°，i3=i＜-120°，则感应电压分别为：（4）

us2=- jixs （5）

（6）

各相感应电压的有效值为：

边相：（v/m）（7）

中相：（v/m）（8）

③、直角三角形排列时的感应电势依水平排列时类似，同理可以推算。

3.2工频短路时感应过电压

电缆金属护套单端接地时护套的感应电压取决于以下三种可能计算条件：

⑴、接地电流全部以大地为回路；

⑵、接地电流以回流缆或金属护套为回路；

⑶、接地电流一部分以大地为回路，另一部分以回流缆或金属护套为回路。

从所周知，护套感应电压应该是以护套纵向感应电动势为主，但也要计及地电位升高的电压。

3.2.1接地电流以回流线或金属护套为回路

金属护套一点互联接地的电缆线路，为了降低电缆金属护套的感应电动势，通常可在电缆线路近旁平行敷设一根回流线（该线采用钢芯铝线或铜绞线均可，但两端要接地）。当电缆出线端发生单相接地时，由于接地点正处于回流线连接接地网中，此时接地故障电流绝大部分通过回流线，入地部分故障电流可以忽略不计，如图所示。当接地电流全部通过回流线时，电缆金属护套对回流线的感